アーンショーの定理 直感的な証明

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アーンショーの定理

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/08/30 06:08 UTC 版)

直感的な証明

アーンショーの定理を、静電場を使い直感的に証明すると以下の通り。

いま、スカラポテンシャル場 φ があるとすると任意の点において電場 ${\vec {E}}$ は

${\vec {E}}=-{\mbox{grad}}\,\phi$

と書ける。考えている領域内のある点で φ の極大があったと仮定する。その極大点を取り囲む小さな閉曲面を考える。すると、その閉曲面近くの電場ベクトルは必ず閉曲面を内から外へ貫く。勾配 grad φ が φ の極大点近傍では極大点に向かうためである。

すると ガウスの法則

$\iint {\vec {E}}\cdot {\hat {n}}ds={\frac {q}{\epsilon _{0}}}$

より、閉曲面で E を積分した値が正の値をとり、内部には電荷が存在することになり仮定と矛盾する。